PředmětyPředměty(verze: 853)
Předmět, akademický rok 2019/2020
  
Statistická termodynamika, molekulové modelování a simulace - M403002
Anglický název: Statistical Thermodynamics, Molecular Modeling and Simulation
Zajišťuje: Ústav fyzikální chemie (403)
Platnost: od 2019
Semestr: letní
Body: letní s.:6
E-Kredity: letní s.:6
Způsob provedení zkoušky: letní s.:
Rozsah, examinace: letní s.:3/1 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neurčen / neurčen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: navazující magisterské
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc.
Malijevský Alexandr doc. Mgr. Ph.D.
Záměnnost : N403023
Termíny zkoušek   Rozvrh   
Anotace -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)
Předmět pokrývá základy statistické termodynamiky klasických molekulárních systémů a její aplikace pro molekulového modelování. Výklad zahrnuje též obecné metody matematické statistiky, které lze využít i v mnoha jiných oborech.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)

Studenti budou umět:

Aktivně používat statistickou termodynamiku pro řešení fyzikálně-chemických úloh

Používat statistické a simulační metody pro stochastické procesy

Spočítat měřitelné (makroskopické) vlastnosti látky na základě molekulárního chování

Literatura -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)

Z:Malijevský A, Lekce ze statistické termodynamiky, VŠCHT, Praha, 2009, 978-80-7080-710-1

Z:Nezbeda I.,Kolafa J.,Kotrla M., Úvod do počítačových simulací. Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, Karolinum, Praha, 2003, 80-246-0649-6

D: Atkins P.W., de Paula J., Physical Chemistry, Oxford University Press, 2010, 978-0-19-954337-3

D: Frenkel D.,Smit B, Understanding Molecular Simulation � From Algorithms to Applications, New York, 2002, Academic Press, 0-12-267351-4

D: Allen M. P.,Tildesley D. J., Computer Simulation of Liquids, Oxford, Clarendon Press, 2002, 0-19-855375-7

Studijní opory -
Poslední úprava: Řehák Karel doc. Ing. CSc. (02.03.2018)

http://www.vscht.cz/fch/cz/pomucky/kolafa/N403027.html

Sylabus -
Poslední úprava: Kolafa Jiří prof. RNDr. CSc. (08.02.2018)

1. Klasická termodynamika - stručné opakování. Základní principy statistické mechaniky, ergodická hypotéza. Fázový prostor.

2. Matematická statistika - nejdůležitější rozdělení: binomické, Poissonovo, normální. Pojem střední hodnoty a fluktuace. Stirlingova formule (odvození).

3. Mikrokanonický soubor. Entropie jako míra chaosu. Vztah mezi statistickou mechanikou a termodynamikou.

4. Viriálový a ekvipartiční teorém. Výpočet energie a tepelné kapacity - příklady.

5. Kanonický a grandkanonický soubor. Výpočet termodynamických funkcí a jejich fluktuací. Partiční funkce.

6. Ideální plyn: od partiční funkce k stavové rovnici.

7. Neideální chování látek. Molekulární modely. Korelační funkce a strukurní faktor. Viriálový rozvoj.

8. Aplikace I: výpočet rovnovážné konstanty u chemických reakcí v plynné fázi.

9. Aplikace II: harmonický ideální krystal a záření černého tělesa.

10. Modelování v chemii: Síly mezi molekulami, silové pole. Molekulová mechanika. Okrajové podmínky, výpočet dlouhodosahových sil.

11. Molekulární dynamika: integrátory, integrály pohybu. Termostat a barostat.

12. Monte Carlo: Markovův řetězec, Metropolisův algoritmus. Náhodná čísla. Použití MC v různých souborech. Optimalizace.

13. Počítačový experiment: Návrh experimentu, měření veličin, stanovení nejistot.

14. Kinetické veličiny v rovnovážné a nerovnovážné MD. Brownovská dynamika a disipativní částicová dynamika.

Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Pátková Vlasta (09.01.2018)

fyzikální chemie I a II

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Řehák Karel doc. Ing. CSc. (02.03.2018)

Vypracování individuálního projektu.

Splnění výpočetních příkladů pro zápočet.

Ústní zkouška.

Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Obhajoba individuálního projektu 0,5 14
Účast na přednáškách 1,5 42
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi 1,5 42
Práce na individuálním projektu 1 28
Příprava na zkoušku a její absolvování 1 28
Účast na seminářích 0,5 14
6 / 6 168 / 168
Hodnocení studenta
Forma Váha
Obhajoba individuálního projektu 10
Protokoly z individuálních projektů 20
Průběžné a zápočtové testy 50
Ústní zkouška 20

 
VŠCHT Praha